A Zygalski lapos módszer egy titkosítási technika volt, amelyet a Lengyel Rejtjeliroda a második világháború előtt és alatt , valamint a háború alatt a Bletchley Park brit kriptológusai használtak a német " Enigma " gépeken titkosított üzenetek visszafejtésére .
A Zygalski Sheet Apparatus nevét Henryk Zygalskiról , a Lengyel Rejtjeliroda kriptográfusáról kapta , aki 1938 októberében találta fel.
A többi forgógéphez hasonlóan az Enigma is mechanikus és elektromos rendszerek kombinációjából állt. A mechanikus rész tartalmazott egy billentyűzetet , egy sor forgó lemezt (rotort), amelyek a tengely mentén és mellette helyezkedtek el, valamint egy lépcsős mechanizmust, amely minden billentyűleütéssel egy vagy több rotort mozgat.
A konkrét működési mechanizmus eltérő lehet, de az általános elv a következő volt: minden billentyűleütéssel a jobb szélső rotor egy pozíciót, bizonyos feltételek mellett a többi rotor elmozdult. A forgórészek mozgása különböző kriptográfiai transzformációkat eredményez minden alkalommal, amikor egy billentyűt lenyomnak a billentyűzeten.
A mechanikus alkatrészek elmozdultak, az érintkezők zárása és a változó elektromos áramkör kialakítása (vagyis a betűk titkosításának folyamata elektromosan valósult meg). A billentyűzet gombjának megnyomásakor az áramkör bezárult, az áram különböző áramkörökön haladt keresztül, és ennek eredményeként bekapcsolt az egyik izzókészlet, amely a kívánt kódbetűt jelenítette meg (például: ANX -szel kezdődő üzenet titkosításakor . ., a kezelő először megnyomta az A gombot - kigyulladt a Z jelzőfény - vagyis a Z , és ez lett a kriptogram első betűje; majd a kezelő megnyomta az N gombot, és ugyanúgy folytatta a titkosítást .
A biztonság érdekében az Enigma által küldött minden üzenetet a három rotor különböző kezdeti beállításaival titkosítottak, amelyeket a kezelő választhat. Ezt "beállítási üzenetnek" nevezték, és 3 karakter hosszú volt. Ahhoz, hogy ezeket a beállításokat közölje a fogadó kezelővel, a küldő operátor minden üzenetet úgy kezdett, hogy elküldte a beállítási üzenetet álcázott formában – egy hat karakterből álló „jelzőben”. Az indikátort az Enigma segítségével alakították ki, a rotorokat úgy állítva be, hogy megfeleljenek az aktuális napi beállításoknak, és a "mesterbeállítások" felirattal minden kezelő közösen.
Tegyük fel például, hogy az operátor a "beállítási üzenet" KYG -t választotta az üzenethez . A kezelőnek először be kell állítania az Enigma rotorokat a „fő beállításokra”, amelyek az adott napon lehetnek, például GBL , majd „kétszer” titkosítania kell az Enigma beállítási üzenetét; vagyis az operátornak be kell írnia a KYGKYG parancsot (ami olyasmit eredményezhet, mint a QZKBLX ). A kezelőnek ezután a rotorokat KYG pozícióba kell mozgatnia, és magát az üzenetet titkosítania kell. A fogadó operátornak fordított eljárást kell alkalmaznia a beállítások üzenetének, majd magának az üzenetnek a visszafejtéséhez. Úgy tűnik, hogy a beállítási üzenet ismétlődése a hibák ellenőrzésére szolgált a korrupció észlelésére, de ennek nem kívánt következménye volt, hogy nagymértékben meggyengült a titkosítás.
A kulcs kétszeri használata az átvitel során úgynevezett női párok kialakulásához vezetett: néha (kb. 8-ból 1 üzenetben) a beállítási üzenetben szereplő ismétlődő betűk egyike ugyanazokra a betűkre lett titkosítva.
Csak korlátozott számú titkosítóeszköz-beállítás tudta biztosítani a női párok előfordulását. Ha például a titkosított üzenet első hat betűje SZVSIK, ezt 1-4 női párnak nevezték; ha WHOEHS, 2-5 pár; és ha ASWCRW, akkor 3-6 pár. A módszert Netznek (németül Netzverfahren, "hálózati módszer") vagy Zygalski lapos módszerének nevezték el, mert az általa kifejlesztett perforált lapokat használt. [1] [2] A sikeres befejezéshez 10 női párra volt szükség egy napi posztból.
Zygalsky készüléke 26 perforált lapot tartalmazott mind a 6, kezdetben lehetséges sorozathoz, amellyel 3 rotort lehetett behelyezni az Enigmába [3] . Minden levél a bal (leglassabban mozgó) rotor kiinduló helyzetéhez volt kötve.
A 26 x 26-os mátrix megadta a bal és középső rotor mind a 676 lehetséges pozícióját, és vízszintesen és függőlegesen is megkettőződött az, ay. A lapokat úgy perforálták, hogy lehetővé tegyék a női párok kialakulását [4] . A sorok a közepes forgórész, az oszlopok a lassú rotor pozícióit ábrázolták. Ha az anyapár lehetséges volt a rotorok egyes helyzeteiben (például a leglassabb rotor - az "A" betűn, a középső rotor - az "M" betűn, a leggyorsabb rotor - az "R" betűn) , a kereszteződésben borotvapengével lyukat készítettek.
Marian Rejewski lengyel matematikus leírta, hogyan működik a készülék perforált lapokon:
A lapok megfelelő sorrendben és egymáshoz viszonyított megfelelő módon történő lerakásával és mozgatásával, szigorúan meghatározott program szerint, fokozatosan csökkent a látható lyukak száma. És ha elegendő adat állt rendelkezésre, a végén maradt egy lyuk, ami valószínűleg megfelel a helyes opciónak, vagyis a megoldásnak. A furat helyzetéből kiszámítható a rotorok sorrendje, gyűrűinek beállítása, valamint a rejtjel betűinek a gépben lévő betűivel való összehasonlításával az S elmozdulása is, vagyis a teljes rejtjel. kulcs. [5]
A Rejewski-féle „ciklométerrel” kapott „fájlszekrény” módszerhez hasonlóan a Zygalski-lap módszer sem függ az Enigma patch panel csatlakozásainak számától. [6]
A lapok kézi előállítása a Cipher Bureau-ban, amelyet biztonsági okokból maguk a kriptológusok [7] végeztek borotvapengék segítségével, nagyon időigényes volt. 1938. december 13-ra a munkának csak 1/3-a készült el.
Ezen a napon a németek 4 és 5 rotort vezettek be, és 10-szeresére növelték a szükséges lapok számát (60 helyett 60, most már lehetséges sorozatok az Enigmában). [6]
1939. július 25-én, öt héttel a második világháború kitörése előtt a Rejtjeliroda felfedte brit és francia szövetségeseinek Varsóban az Enigma-rejtjelek feltörésében elért eredményeit [8] . A feltártak között szerepel a Zygalsky-féle perforált lemezes módszer is.
A britek a London melletti Bletchley Parkban két komplett lapkészlet gyártását vállalták. A munkát perforátorokkal végezték a John R. F. Jeffreys által vezetett osztályon [9] [10]
Az első készlet 1939 decemberének végén készült el. December 28-án a második készlet egy részét lengyel kriptológusokhoz [10] szállították , akik addigra a németek által megszállt Lengyelországból Franciaországba menekültek (a központ kódneve PC Bruno), nem messze Párizstól. A fennmaradó lapokat 1940. január 7-én készítették el, és nem sokkal ezután Alan Turing vitte Franciaországba [10] . „Az ő segítségükkel – írja Marian Rejewski – folytattuk az Enigma-kulcsok feltörését.” [6] A lapokat a lengyelek használták az Enigma-üzenet első háborús visszafejtéséhez 1940. január 17-én. [10] [11]
1940 májusában a németek kétszer felhagytak a beállítási üzenet használatával. A kezelő minden egyes üzenethez kiválasztotta a rotorok véletlenszerű kezdőpozícióját, például WZA , és egy véletlenszerű beállítási üzenetet, például SXT . A rotorokat WZA -ra állította, és titkosította az SXT kulcsot . Tegyük fel, hogy az eredmény UHL volt . Ezután SXT -re állította a rotorokat, és titkosította az üzenetet. Ezután továbbította a WZA kezdőpozícióját, az UHL rejtjelkulcsot és a rejtjelezett szöveget a címzettnek. Az üzenet címzettje a rotorokat WZA -ra állította az SXT -beállítások üzenetének fogadásához , majd ezt használta az üzenet visszafejtésére [12] . Ezek után Zygalsky lapjai haszontalannak bizonyultak [13] .
| A második világháború kriptográfiája | |
|---|---|
| Szervezetek |
|
| Személyiségek | |
| Rejtjelek és titkosító eszközök | |
| Kriptanalitikai eszközök | |